a) Hva er fellesioneffekten?
Veronal er et barbiturat (struktur se over). Barbiturater er en stoffklasse som forekommer i en rekke legemiddelgrupper, blant annet i sovemedisiner (hypnotikasedativa), i smertestillende (anestetika) og i antiepileptika. Et barbiturat er en svak syre. Veronal gis vanligvis i form av sitt natriumsalt.
b) Hva blir pH i en 250 mL løsning som inneholder 10 mg av natriumsaltet av veronal med molekylformel NaC8H11N2O3? For Veronal er Ka = 3,7 x 10-8.
c) Som farmasøyt ønsker du å løse natriumsaltet av veronal i en buffer, og du kan velge mellom disse to mulighetene: i) 0,5 M KH2PO4/K2HPO4 eller ii) 0,5 M NaH2PO4/Na2HPO4. Diskuter løseligheten av natriumsaltet til veronal i de to buffersystemene.
a) Fellesioneffekten refererer til fenomenet der tilstedeværelsen av en svak syre og dens konjugerte base i en løsning fører til pH-buffering. Dette betyr at løsningen opprettholder en stabil pH-verdi til tross for tilsetning av små mengder syre eller base.
b) For å finne pH i en løsning av natriumsaltet av veronal, må vi først finne konsentrasjonen av H+ -ioner og OH- -ioner i løsningen. Vi kan bruke Ka-verdien og den kjemiske ligningen for dissosiasjonen av veronal for å finne konsentrasjonen av H+ -ioner.
Først skriver vi den kjemiske ligningen for dissosiasjonen av veronal i vann:
NaC8H11N2O3 --> Na+ + C8H11N2O3-
Vi vet at [H+] * [C8H11N2O3-] / [NaC8H11N2O3] = Ka
Vi kan anta at [C8H11N2O3-] = [NaC8H11N2O3] siden vi bruker natriumsaltet.
Derfor blir ligningen:
[H+]² / [NaC8H11N2O3] = Ka
Innsetting av kjente verdier:
[H+]² / 10 mg = 3,7 x 10^-8
Løser for [H+]:
[H+]² = 3,7 x 10^-8 * 10 mg = 3,7 x 10^-7
[H+] ≈ 6,08 x 10^-4 M
For å finne pH, tar vi negative logaritmen av [H+]:
pH ≈ -log(6,08 x 10^-4) = 3,22
Derfor er pH i denne løsningen rundt 3.22.
c) For å diskutere løseligheten av natriumsaltet av veronal i de to buffersystemene, må vi vurdere pH-området der veronal er løselig og hvilken pH som opprettholdes av hver buffer.
Bufferen KH2PO4/K2HPO4 består av en kombinasjon av en svak syre (KH2PO4) og dens konjugerte base (K2HPO4). Dette buffersystemet opprettholder en pH som er nær pKa-verdien til KH2PO4, som er rundt 7.21. Hvis pH er nær pKa-verdien, vil løseligheten til veronal være optimal.
Bufferen NaH2PO4/Na2HPO4 består også av en svak syre (NaH2PO4) og dens konjugerte base (Na2HPO4). Denne buffersystemet opprettholder imidlertid en pH nær pKa-verdien til NaH2PO4, som er rundt 7.20. Igjen vil løseligheten til veronal være optimal hvis pH er nær pKa-verdien.
Siden pH-verdiene som opprettholdes av begge buffersystemene er så nært til hverandre, kan vi anta at løseligheten av natriumsaltet av veronal vil være nærmest lik i begge systemene.